ความหมายของจุดสมมูลในวิชาเคมี

ในวิชาเคมี จุดสมมูลเป็นแนวคิดที่ใช้กับการไทเทรตหรือการไทเทรตแบบปริมาตร ในทางกลับกัน เทคนิคเหล่านี้เป็นเทคนิคการวิเคราะห์เพื่อหาเนื้อหาหรือความเข้มข้นของสาร ซึ่งเรียกว่าสารวิเคราะห์ ภายในตัวอย่างที่ไม่ทราบองค์ประกอบ จุดสมมูลของการไทเทรตสอดคล้องกับช่วงเวลาที่แม่นยำซึ่งจำนวนของไทแทรนต์ที่เทียบเท่าที่เพิ่มเข้าไปจะเท่ากับจำนวนของไทแทรนต์ที่เท่ากันหรือไทแทรนต์ที่มีอยู่ในส่วนลงตัว ที่วิเคราะห์

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เป็นช่วงเวลาที่แน่นอนระหว่างการไทเทรตซึ่งเป็นความจริงที่ว่า:

เมื่อมองจากมุมมองอื่นมันคือจุดที่แน่นอนระหว่างการไทเทรตซึ่งไทแทรนต์และไทแทรนต์อยู่ในสัดส่วนสัมพันธ์สัมพันธ์ตามปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการไทเทรต

การใช้จุดสมมูล

จุดประสงค์ของการไทเทรตหรือการไทเทรตแบบปริมาตร ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม คือการค้นหาจุดสมมูลเสมอ หรืออย่างแม่นยำกว่านั้นคือปริมาตรของไทแทรนต์ที่จำเป็นต่อการถึงจุดสมมูล ที่เป็นเช่นนี้เพราะปริมาตรดังกล่าวทำให้สามารถกำหนดความเข้มข้นหรือจำนวนของสารที่วิเคราะห์ในตัวอย่างได้จากความเข้มข้นที่ทราบของสารที่ใช้ไตเตรท และอาจหมายถึงปริมาตรของส่วนลงตัว

การกำหนดจำนวนของสารวิเคราะห์ที่เทียบเท่าในส่วนลงตัว

เนื่องจากจำนวนสมมูลมีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นปกติและปริมาตรตามสมการ

โดยที่ V คือปริมาตรและ N คือความเข้มข้นปกติ ดังนั้นเงื่อนไขจุดสมมูลสามารถเขียนใหม่ได้เป็น

เมื่อใช้สมการนี้ จะสามารถกำหนดจำนวนรวมของส่วนที่เท่ากันในส่วนหารที่กำลังไทเทรตได้ จากนั้น จำนวนของสมมูลสามารถแปลงเป็นมวลได้โดยใช้น้ำหนักสมมูลของสารที่วิเคราะห์ หรือเป็นโมลผ่านจำนวนของสมมูลต่อโมล ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาการไทเทรตนั้นๆ

การหาความเข้มข้นปกติของสารที่วิเคราะห์

สมการสำหรับเงื่อนไขการสมมูลสามารถเขียนใหม่ได้เป็น

ที่คุณได้รับที่

เมื่อใช้สมการนี้ จะได้ความเข้มข้นปกติของตัวอย่างที่ถูกไทเทรต ความเข้มข้นดังกล่าวสามารถเปลี่ยนเป็นความเข้มข้นโมลาร์ได้โดยการหารด้วยจำนวนสมมูลต่อโมลตามปฏิกิริยาการไทเทรตเฉพาะ

โดยไม่คำนึงถึงการใช้งานที่ได้รับจากปริมาตรดังกล่าว ขั้นตอนการทดลองของการไทเทรตประกอบด้วยการหาปริมาตรของไทแทรนต์ที่จุดสมมูล อย่างไรก็ตาม นี่เป็นปัญหาดังที่เราจะเห็นด้านล่าง

จุดสมมูลเป็นจุดทางทฤษฎี

จุดสมมูลคือจุดทางทฤษฎีที่ ไม่สามารถทราบได้อย่างแน่ชัดในระหว่างการไทเทรต นี่เป็นสาเหตุประการแรกคือการมีอยู่ของข้อผิดพลาดในการทดลองอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ข้อผิดพลาดเหล่านี้มีทั้งข้อผิดพลาดแบบสุ่มและข้อผิดพลาดในการตัดสินที่เกี่ยวข้องกับการวัดมวลและปริมาตร ตลอดจนข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับทักษะของนักเคมีวิเคราะห์เมื่อเตรียมสารละลายและดำเนินการไทเทรต

แต่มีเหตุผลพื้นฐานที่สำคัญกว่านั้นว่าทำไมเราจึงไม่สามารถทราบจุดสมมูลในการไทเทรตได้: ไม่มีทางทราบแน่ชัดว่าถึงจุดสมมูลเมื่อใด ดังที่อธิบายในหัวข้อถัดไป

จุดสมมูลถูกประมาณโดยจุดสิ้นสุด

เมื่อระหว่างการไทเทรต เราสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของสีหรือลักษณะของการตกตะกอน สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเราควรหยุดการไทเทรตและสังเกตปริมาตรของไทแทรนต์ที่เพิ่มเข้าไป ปริมาตรนี้เป็นปริมาตรที่เราใช้เหมือนกับว่ามันเป็นปริมาตรของจุดสมมูลในสมการก่อนหน้า

อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่านี่ไม่ใช่จุดสมมูลจริง ๆ จุดที่เราหยุดการไทเทรตนั้นเรียกตามสะดวกว่าจุดสิ้นสุดของการไทเทรต ความแตกต่างระหว่างจุดสิ้นสุดและจุดสมมูลคือจุดสิ้นสุดคือสิ่งที่เราเห็นหรือตรวจพบจริงโดยใช้ตัวบ่งชี้ที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ สันนิษฐานว่าอยู่ที่หรือใกล้เคียงกับจุดสมมูล . ด้วยเหตุนี้ จุดสิ้นสุดจึงเป็นเพียงการประมาณค่าเชิงทดลองของจุดสมมูล ซึ่งเป็นจุดสมมูลทางทฤษฎีเท่านั้น

เนื่องจากวิธีการทำงานของอินดิเคเตอร์ประเภทต่างๆ จึงไม่ค่อยมีการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ตรงจุดสมมูล บางอย่างเปลี่ยนแปลงเร็วไปหน่อย ทำให้เราประเมินจุดสมมูลต่ำเกินไป ในขณะที่บางอย่างเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในภายหลัง ทำให้เราประเมินค่าสูงเกินไป แต่แม้ว่าเราจะมีอินดิเคเตอร์ในอุดมคติที่เปลี่ยนแปลงที่จุดสมมูลพอดี มันก็ยากที่จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงนี้จนกว่าเราจะเพิ่มไทแทรนต์ส่วนเกินแม้เพียงเล็กน้อย

ด้วยเหตุผล เหล่า นี้และอื่นๆ จุดสิ้นสุดจะไม่เกินค่าประมาณ บางครั้งก็ดีกว่า บางครั้งก็แย่กว่า ของจุดสมมูลที่แท้จริงที่เรากำลังมองหา

ความสำคัญของความเข้มข้นปกติและจำนวนสมมูล ณ จุดสมมูล

ในตอนแรก นักศึกษาวิชาเคมีหลายคนพบว่าเป็นเรื่องยากที่จะเข้าใจว่าทำไมแนวคิดของความเข้มข้นปกติและจำนวนของสมมูลจึงมีอยู่ นอกจากนี้ พวกเขายังสับสนกับข้อเท็จจริงที่ว่าสารละลายเดียวกันสามารถมีความเข้มข้นปกติต่างกันได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

อย่างไรก็ตาม ทุกอย่างสมเหตุสมผลเมื่อเราเผชิญกับการไทเทรตหรือการไทเทรตแบบปริมาตรและจุดสมมูล

สมมติว่าปฏิกิริยาการไทเทรตมีรูปแบบต่อไปนี้ โดยที่ A คือสารที่วิเคราะห์, T คือไทแทรนต์, P หมายถึงผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา และ a, b และ c คือสัมประสิทธิ์ปริมาณสารสัมพันธ์:

สำหรับปฏิกิริยานี้ จุดที่ A และ T อยู่ในสัดส่วนสโตอิชิโอเมตริกคือเมื่อถือค่านั้นไว้

ซึ่งตรงกับจุดสมมูล

สมการนี้สามารถนำมาใช้ในการคำนวณการไทเทรตได้อย่างสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม ในการใช้งาน จำเป็นต้องรู้สมการเคมีที่ปรับแล้ว มิฉะนั้นจะไม่มีค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ a และ b

ในทางกลับกัน เนื่องจากวิธีกำหนดจำนวนสมมูล สมาชิกทั้งสองของสมการก่อนหน้าจะลงเอยด้วยจำนวนสมการของ A และ T ซึ่งลดสมการนี้ลงเหลือสมการแรกที่เราแสดงให้เห็นในตอนต้น ของบทความนี้ สำหรับปฏิกิริยาการไทเทรตที่เกี่ยวข้อง ตราบใดที่เป็นปฏิกิริยาประเภทเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น หากทราบจำนวนการสมมูลของกรด กรดเหล่านั้นจะทำปฏิกิริยากับเบสในจำนวนที่เท่ากัน ไม่ว่ากรดจะเป็นอะไรหรือเบสเป็นเท่าใดก็ตาม (ตราบใดที่มันเป็นปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส) . .

ในทำนองเดียวกัน จำนวนของสารออกซิไดซ์ที่เทียบเท่าในการไตเตรทรีดอกซ์จะเท่ากับจำนวนของสารรีดิวซ์ที่เท่ากันเสมอ ไม่ว่าจะเป็นอะไรก็ตาม ตราบใดที่สารเหล่านั้นมีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์

ด้วยวิธีนี้ ขั้นตอนในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับจุดสมมูลจะง่ายขึ้น เนื่องจากไม่จำเป็นต้องปรับสมการเคมีของการไทเทรตหากเราทำงานกับสมมูลและนอร์มอล ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นในการทำงานกับโมลและโมลาริตี .

อ้างอิง

การวิเคราะห์ปริมาตร – การไทเทรต – ตัว บ่งชี้กรด/เบส (น). มหาวิทยาลัยแห่งชาติโรซาริโอ https://www.fbioyf.unr.edu.ar/evirtual/pluginfile.php/131892/course/section/4402/titulacion%202021.pdf

บายจัส. (2564, 22 มีนาคม). หลักเกณฑ์การคุ้มครองข้อมูลทั่วไป (GDPR) BYJU ‘S https://byjus.com/chemistry/difference-between-endpoint-and-equivalence-point/

ช้าง ร. (2555). เคมี ( ^ฉบับ ที่ 11 ) การศึกษาของ McGraw-Hill

อภิธานศัพท์ (2560, 12 มิถุนายน). ความปกติ (เคมี) . อภิธานศัพท์เฉพาะ https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/normalidad

Skoog, D.A., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2014) ความรู้พื้นฐานของเคมีวิเคราะห์ ( ^ฉบับ ที่ 9 ) การเรียนรู้ Cengage

Teixidó, CM (2020, 19 มิถุนายน) ความปกติทางเคมีแบบ เก่าและความปกติแบบใหม่ของการเลิกกักกัน การวิจัยและวิทยาศาสตร์ https://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/la-vieja-normalidad-qumica-y-la-nueva-normalidad-del-desconfinamiento-18735